Sisällysluettelo:

Lyhenteet............................................................................................ I

1. Johdanto.......................................................................................... 1

2. ATM:n yleiskuvaus........................................................................ 1

3. ATM- solun rakenne....................................................................... 1

4. B-ISDN- yhteyskäytännön perusmalli (PRM)............................... 3

5. Käyttäjäosa..................................................................................... 4

5.1 Ylemmät tasot........................................................................................ 4

5.2 ATM- sovitustaso (AAL)....................................................................... 5

5.2.1 AAL1.................................................................................... 5

5.2.1.1 Strukturoimaton siirto................................................... 5

5.2.1.2 Strukruroitu siirto......................................................... 6

5.2.2 AAL3/4................................................................................. 6

5.2.3AAL5..................................................................................... 7

5.3 ATM- taso.............................................................................................. 8

5.4 Fyysinen taso.......................................................................................... 8

6. ATM- verkon toiminnasta.............................................................. 8

6.1 Yhteystyypit........................................................................................... 9

6.2 Quality of Service (QoS)........................................................................ 9

7. Ohjausosa....................................................................................... 10

8. Hallintaosa...................................................................................... 11

9. Standardointi.................................................................................. 11

10. Yhteenveto.................................................................................... 11

11. Kirjallisuuslähteet......................................................................... 12

LYHENTEET

AAL ATM Adaption layer, ATM sovitustaso

ANSI American National Standards Institute, Amerikkalainen standardointielin

ATM Asynchronous Transfer Mode

BCLDS Broadband Connectionless Data Service, Laajakaistainen yhteydetön datapalvelu

B-ISDN Broadband Integrated Services Network, Laajakaistainen digitaalinen monipalveluverkko

BISUP Broadband ISDN User Part, Signalointi protokolla

CLP Cell-loss Priority, Ilmaisee solun prioriteetin kilpailutilanteen sattuessa

CP Common Part, AAL5:n osa

CPCS Common Part Convergence Sublayer, AAL3/4:n osakerros

CPCS PDU CPCS Protocol Data Unit

CPI Common Part Indicator, AAL5- tyypin kehyksen kenttä

CP PDU Common Part Protocol Data Unit

CRC Cyclic Redundancy Code, Tarkistussumma

CS Convergence sublayer, AAL:n osakerros

CSI Convercence sublayer Indication, AAL1- tyypin SN- kentän merkkibitti

CS PDU CS Protocol Data Unit

ETSI European Telecommunications Standards Institute, Eurooppalainen Standardointielin

GFC Generig Flow Control, Yleinen vuonohjaus

HEC Head Error Control, Otsikon virheen tarkistus

IEFT Internet Engineering Task Force; Standardointielin

ILMI Interim Local Management Interface, Protokolla, jonka avulla ATM- päätelaite ja verkko keskustelevat konfigurointi-, tila- ja liikennetiedoista

ITU-T International Telecommunication Union -Telecommunication Sector, Kansainvälinen standardointi liitto- Teletoimintasektori

LI Length Indication, 6- bitin kenttä AAL3/4 SAR PDU:ssa, joka kertoo käyttäjän datan pituuden hyötykuormassa

MID Multiplexing Identification

MTP 1-3 Message Tranfer Part levels 1-3

NNI Network-Node-Interface, ATM- kytkinten välinen rajapinta

OAM Operations and Maintenance, Verkonhallintaproseduuri

PDU Protocol Data Unit

P-NNI Private- NNI, ATM- kytkinten välinen rajapinta yksityisessä verkossa

PM Physical Medium

PRM Protocol Reference Model, Yhteyskäytännön perusmalli

PT Payload Type, ATM- otsikon kenttä, joka ilmaisee hyötykuorman tyypin

Q.2931 Signalointiprotokolla

QoS Quality of Service

SAAL Signalin AAL

SAR Segmentation and Reassembly, AAL:n osakerros

SC Sequence Count, AAL1:n 3 bitin laskurikenttä

SDH Synchronous Digital Hierarchy

SDU Service Data Unit

SN Sequence Number, AAL1:n 4 bitin SAR PDU:n numero

SNMP Simple Network Managament Protocol, Verkonhallintaprotokolla

SNP Sequence Number Protection, ALL1:n 4 bitin SAR PDU:n suojaus

ST Segment Type, AAL3/4:n 2 bitin kenttä, joka ilmaisee segmentin tyypin

TC Transmission Convergence, Fyysisen tason osakerros

TDM Time-division multiplexing

UNI User- Network- Interface, ATM- pääteaseman ja ATM- kytkimen välinen rajapinta

UU AAL5 User-toUser Information

VCI Virtual Channel Identifier, Virtuaalikanavan tunnistin

VPI Virtual Path Identifier; Virtuaalipolun tunnistin

1. Johdanto

Tänä päivänä erilainen informaatio kulkee vielä suurilta osin eri verkoissa ja verkkotopologioissa: Puhelinverkoille on omat siirtotiensä ja päätelaitteensa ja dataverkoille omansa. Pyrkimyksenä on kuitenkin päästä tilanteeseen, jossa monien päällekkäisten, suuria ylläpitokustannuksia vaativien verkkojen sijasta olisi yksi yhteinen siirtojärjestelmä, jossa kaikki palvelut toteutettaisiin. Tähän tähtää kansainvälisen standardointijärjestön ITU-T:n luoma laajakaistaisen tie-donsiirtoverkon standardi B-ISDN. Se määrittelee menetelmät niin puheen, mul-timedian kuin datankin nopeaan siirtoon. B-ISDN:n toteuttamisteknologiaksi ITU-T on valinnut ATM:n, joka kykenee tarjoamaan riittävät edellytykset edellä mainittujen palvelujen toteuttamiseen. Tässä esityksessä käydään läpi ATM:n pääpiirteitä yleisellä tasolla menemättä yksityiskohtaisuuksuuksiin, joitakin poikkeuksia lukuunottamatta.

2. ATM:n yleiskuvaus

ATM on pakettivälitystekniikka, joka nimestään huolimattta toimii bittitasolla synkronisesti. Asynkroninen viittaa tapaan, jolla kaistaa allokoidaan yhteyksien kesken. Kaista jaetaan pieniin kiinteänmittaisiin aikaväleihin, joita allokoidaan käyttäjille tarpeen mukaan. ATM: ää voidaan luonnehtia seuraavilla perus-ominaisuuksilla:

• Informaatio siirretään kiinteänmittaisissa soluissa
• ATM on yhteydellinen ja solut, jotka kuuluvat samaan yhteyteen säilyttävät oikean järjestyksensä
• Itse verkko ei suorita minkäänlaista virheentarkistusta käyttäjän informaatiolle
• Yhteydet ovat virtuaalisia, ja ne muodostetaan ennen solujen lähetystä
• Soluvirtojen multipleksoinnissa käytetään asynkronista TDM:ää

ATM:n vahvuus perustuu juuri dynaamiseen ja joustavaan kaistan allokointiin. Toisaalta, koska mitään tiettyä aikaväliä ei ole varattu, tarvitsee jokaiseen soluun liittää otsikko, jotta tiedetään mille yhteydelle solu kuuluu. Otsikon prosessointi jokaisessa kytkimessä kuluttaa resursseja. Toisaalta, koska kiinteää resurssia ei varata, voi kytkimissä syntyä kilpailutilanteita, jolloin tarvitaan puskurointia, joka puolestaan aiheuttaa viivettä. Puskureiden rajallinen koko aiheuttaa sen, että soluja menetetään puskureiden täytyttyä. Näitä tilanteita varten on kehitetty ns. Quality of Service (QoS), jota käsitellään myöhemmin. ATM- verkon tyypillisiä nopeuksia ovat 155 Mbit/s ja 622 Mbit/s, runkoverkoissa voidaan päästä nopeuksiin 2,4 Gbit/s.

3. ATM- solun rakenne

ATM- solu koostuu 5 tavun mittaisesta otsikkokentästä ja 48 tavun mittaisesta informaatiokentästä. Solun pituus on kompromissi ANSI:n ehdotuksesta, joka käsitti 5 tavun otsikon sekä 64 tavun informaatiokentän ja ETSI:n ehdotuksesta, joka käsitti 4 tavun otsikon ja 32 tavun informaatiokentän. Solun pituus täytyi saada riittävän lyhyeksi, jotta puheen pakkauksessa ei synny liian suurta viivettä, toisaalta liian lyhyt solu taas aiheuttaa tehokkuuden laskua.[1]

Tärkein yksittäinen ATM- standardi käsittää ATM- solun otsikkokentän raken-teen määrityksen. ATM- solun otsikkokentän rakenteesta on standardissa määri-telty kaksi erilaista versiota. ATM- solun otsikon rakenne UNI- rajapinnassa määritellään UNI- spesifikaatiossa. UNI- spesifikaatio määrittelee kommuni-koinnin ATM- pääteasemien (työasemien ja reitittimien) ja ATM- kytkinten välillä yksityisessä ATM- verkossa. Otsikon rakenne NNI- rajapinnassa määri-tellään NNI- spesifikaatiossa. NNI- spesifikaatio määrittelee kommunikoinnin ATM- kytkinten välillä. Kuvassa 3.1 on esitetty ATM- solun otsikon rakenne sekä UNI- että NNI- rajapinnassa.[2]

5 tavua 48 tavua

G V V P C H

F P C T L E Hyötykuorma

C I I P C

4 8 16 3 1 8 Bittiä

(a)

V V P C H

P C T L E Hyötykuorma

I I P C

12 16 3 1 8 Bittiä

(b)

Kuva 3.1. ATM- solun rakenne (a) UNI:ssa ja (b) NNI:ssä

UNI- rajapinnassa otsikko koostuu seuraavista kentistä:

• GFC (Generic flow control, 4 bittiä): Yleinen vuonohjaus- kenttää voidaan käyttää luomaan paikallisia toimintoja, kuten esimerkiksi asemien identifiointi tilanteessa, jossa useampi asema jakaa yhden ATM- rajapinnan. GFC- kenttää ei yleensä käytetä.

• VPI (Virtual path identifier, 8 bittiä): Virtuaaliväylän tunnistin- kenttää käytetään yhdessä VCI- kentän kanssa määrittämään solun seuraava määränpää (ATM- kytkin) matkalla kohti lopullista kohdeasemaa.

• VCI (Virtual channel identifier, 16 bittiä): Virtuaalikanavan tunnistin- kenttää käytetään yhdessä VPI- kentän kanssa määrittämään solun seuraava määränpää (ATM- kytkin) matkalla kohti lopullista kohdeasemaa.

• PT (Payload type, 3 bittiä): Hyötykuorman laji- kenttää käytetään ilmaisemaan sitä, että sisältääkö solu käyttäjän dataa vai kontrollidataa. Mikäli solu sisältää käyttäjän dataa, toinen bitti kertoo kilpailutilanteesta, ja kolmas bitti onko solu viimeinen osa AAL5- kehystä.

• CLP ( Congestion loss priority, 1bitti): CLP- bitti kertoo solun etuoikeudesta eston sattuessa. Solut, joiden CLP=1, hylätään ensiksi.

• HEC (Header error control, 8 bittiä): Otsikkovirheen korjaus- kenttää käytetään virheiden havaitsemiseen otsikkokentässä. Yhden bitin virheet pystytään korjaamaan. Solut, joiden otsikoissa havaitaan useamman bitin virheitä, hylätään.

NNI- rajapinnassa otsikkokenttä on muuten samanlainen kuin UNI- rajapin-nasssa mutta GFC- kenttä puuttuu. GFC- kentän neljä bittiä on lisätty VPI- kenttään, joka on näin ollen 12 bittiä. Tämä antaa ATM- kytkimille mahdollisuuden suurempien VPI- arvojen käyttöön.

4. B-ISDN- yhteyskäytännön perusmalli (PRM)

ATM:n perusrakennetta voidaan tarkastella ITU-T:n B-ISDN:ää varten standar-doidulla yhteyskäytännön perusmallilla. B-ISDN tarjoaa palvelut kapeakaistaisen puheen siirrosta datan, videon ja multimedian siirtoon. Palvelut voivat olla va-kiobittinopeuksisia (CBR) tai muuttuvabittinopeuksisia, yhteydellisiä tai yhtey-dettömiä. Kaikkia näitä palveluja tukemaan verkko käyttää virtuaaliyhteyksiä, jotka voivat olla point-to-point tai multipoint tyyppisiä, yksi- tai kaksisuuntaisia, kytkentäisiä tai pysyviä. B-ISDN kutsu voi muodostua useista virtuaalikutsuista, joita voidaan neuvotella, muodostaa, modifioida ja lopettaa erikseen tai yhdessä.[1]

Perustavaa laatua oleva osa B-ISDN spesifikaatiota on ns. yhteyskäytännön perusmalli(PRM), jonka avulla voidaan kuvata erityyppisiä informaatiovirtoja, joita ATM- verkossa liikkuu. Yhteyskäytännön perusmalli on esitetty kuvassa 4.1. Se koostuu kolmesta osasta:

• Hallintaosa (Management plane)
• Ohjausosa (Control plane)
• Käyttäjäosa (User plane)

Kuva 4.1. B-ISDN yhteyskäytännön perusmalli

Hallintaosa käsittelee verkonhallintaan ja suorituskykyyn liittyviä asioita. Hal-lintaosa käsittää yhteyskäytännön kaikki kerrokset. Ohjausosa käsittää kaikki ATM- verkon merkinanto- ja ohjaustoiminnot. Merkinannolla tarkoitetaan kaik-kea yhteyteen liittyvää hallintaa, kuten yhteydenmuodostus ja -purku. Käyttäjäosa käsittää kaiken käyttäjän informaation, joka on täysin läpinäkyvää ATM- verkolle.

5. Käyttäjäosa

Käyttäjäosa muodostuu neljästä tasosta:

• Ylemmät tasot
• ATM- sovitustaso
• ATM- taso
• Fyysinen taso

Jokainen taso käyttää hyväkseen alemman tason palveluja ja tarjoaa puolestaan palvelua yläpuolella olevalle tasolle.

5.1 Ylemmät tasot

Käyttäjän palveluita tuetaan käyttäjäosan ylemmällä tasolla. Tätä varten ITU-T on määritellyt neljä erilaista palveluluokkaa.

Luokan A palvelu on yhteydellinen, sen bittinopeus on vakio ja lisäksi lähettäjän ja vastaanottajan kellot tulee olla synkronissa, eli vallitsee aikariippuvuus. Esi-merkkinä A- luokan palvelusta on kytkentäinen puhelinyhteys.

Luokan B palvelu on myös yhteydellinen ja aikariipuva, mutta sen bittinopeus ei ole vakio. Tämän luokan palveluita on esimerkiksi kompressoitu, vaihtuva-nopeuksinen video ja audio.

Luokan C palvelu on yhteydellinen ja vaihtuvabittinopeuksinen, mutta ei aikariippuva. Kyseessä on tyypillinen yhteydellinen datapalvelu, kuten Frame Relay.

Luokan D palvelu on yhteydetön, vaihtuvabittinopeuksinen ja aikariippumaton. Mikä tahansa yhteydetön datapalvelu voidaan lukea tähän luokkaan. Erityisesti tähän luokkaan kuuluu ITU-T:n määrittelemä laajakaistainen yhteydetön datapalvelu (Broadband Connectionless Data Service BCLDS) ja ATM Forumin LAN Emulaatio- palvelu[3]. Taulukossa 5.1 on yhteenveto eri informaa-tioluokista.

Luokka A Luokka B Luokka C Luokka D

Lähettäjän ja vas-

taanottajan välinen ON ON EI EI

aikariippuvuus

Bittinopeus VAKIO VAIHTELEVA VAIHTELEVA VAIHTELEVA

Yhteysmuoto KYTKENT. KYTKENT. KYTKENT. EI KYTKENT.

Taulukko 5.1. AAL:n informaatioluokat [4]

5.2 ATM- sovitustaso (AAL)

ATM- sovitustaso (AAL) tukee kaikkia neljää palveluluokkaa palveluriip-pumattoman ATM- tason yläpuolella. Alunperin oli tarkoitus, että jokaista neljää palveluluokkaa A-D vastaisi oma AAL- tason sovitusprotokollansa. Tällä het-kellä standardeissa on määritelty seuraavat AAL- tyypit: AAL1 A- luokan pal-veluille, AAL3/4 C- ja D- luokan palveluille sekä ALL5, joka on yksinker-taistettu versio AAL3/4: stä. AAL2- tyyppiä B- luokan palveluille ei ole stan-dardoitu.[1]

ATM- sovitustason tehtävänä on tehdä muunnos ylemmiltä tasoilta tulevien SDU:iden (esimerkiksi videostreamit tai datapaketit) ja ATM- solujen välillä. ATM- sovitustaso saa paketteja ylemmäntason protokollilta (esimerkiksi IP, NetWare) ja jakaa nämä paketit 48- tavun mittaisiin segmentteihin, jotka muo-dostavat ATM- solun hyötykuorman.[2]

ATM- sovitustaso jakaantuu kahteen osakerrokseen: konvergenssi (CS) ja paloittelu ja kokoaminen (SAR). SAR- osakerroksen tehtävänä on lähetettäessä paloitella ylemmiltä tasoilta tulevat dakehykset ATM- soluihin sopiviksi ja vastaanotettaessa koota tulevat solut takaisin ylemmille tasoille meneviksi ke-hyksiksi. CS- osakerros on palveluriippuva ja huolehtii kunkin palvelun eri-tyisvaatimuksista.

5.2.1 AAL1

ITU-T:n suositus I.363 määrittelee AAL1:n tukemaan vakiobittinopeuksista palvelua. AAL1- tyyppiä voidaan käyttää sekä ns. strukturoimattomaan data-siirtoon (unstrucrured data transfer), jossa SDU:ta käsitellään jatkuvana bitti-virtana siten, että käyttäjän datan sisäiseen rakenteeseen ei kiinnitetä huomiota, että ns. strukturoituun datasiirtoon (structured data transfer), jolloin välitetään rakenneinformaatiota käyttäjän datavirrasta.

5.2.1.1 Strukturoimaton siirto

Strukturoimattomassa siirrossa käyttäjän data jaetaan 47 tavun segmentteihin. Jokainen segmentti muodostaa CS PDU:n, joka lähetetään SAR- osakerrokselle. Jokaiseen segmenttiin lisätään yksi tavu SAR- informaatiota, joka koostuu neljän bitin järjestysnumerokentästä (SN) ja neljän bitin järjestysnumeron suojakentästä (SNP). Syntynyt 48 tavun SAR PDU toimitetaan ATM- kerrokselle, jossa se kapsuloidaan ATM- soluksi lisäämällä siihen otsikkotiedot. Kuvassa 5.1 on esitetty ATM- solun muodostuminen, kun kyseessä strukturoimaton siirto tyyppiä AAL1.

SN- kenttä koostuu yhden bitin CSI- indikaattorista, joka kertoo CS- funktion olemassaolosta ja kolmen bitin SC: stä, jota käytetään ilmaisemaan SAR PDU: iden järjestystä koottaessa SDU: ta vastaanottopäässä. SNP- kenttä koostuu kol-men bitin CRC: stä ja pariteettibitistä.

Kuva 5.1. ATM-solun muodostuminen, kun kyseessä on strukturoimaton siirto tyyppiä AAL1.

Vastaanottopäässä SDU kootaan vastaanotetuista SAR PDU: ista. AAL1:n teh-täviin vastaanottopäässä kuuluu:

• Tutkia CRC ja pariteettibitti virheiden havaitsemiseksi
• Korjata yhden bitin virheet SN- kentässä
• Koota CS PDU: t oikeaan järjestykseen järjestysnumeron perusteella
• Hylätä väärin vastaanotetut PDU: t
• Puskuroida vastaanotetut CS PDU: t viiveen vaihtelun tasaamiseksi

5.2.1.2 Strukturoitu siirto

AAL1:n tarjoamassa strukturoidussa siirrossa voidaan käyttää hyötykuorman toista tavua välittämään käyttäjän datan rakenneinformaatiota. AAL1:n CS käyt-tää osoittimia erottamaan erillaisia käyttäjän datan tietolohkojen rajoja. Ns. P- mallissa CS PDU:n ensimmäistä tavua käytetään osoittimena ja 46 tavua on hyötykuormaa. Käytettäessä P- mallia SN- kentässä CSI: n tulee olla 1. Osoit-timen ensimmäinen bitti on varattu tulevaisuuden käyttöä varten, ja seitsämän seuraavaa bittiä kertovat tavusiirtymän, josta seuraava tietolohko alkaa.[1]

5.2.2 AAL3/4

ITU-T: n suositus I.363 määrittelee AAL3/4:n tukemaan luokan C ja D muuttu-vabittinopeuksista palvelua. AAL3/4 on rakenteeltaan huomattavasti moni-mutkaisempi kuin AAL5, ja se sallii datan multipleksoinnin useilta AAL3/4- käyttäjiltä. AAL3/4 koostuu, kuten muutkin AAL- tyypit SAR- ja CS- osaker-roksista. CS- osakerros jakaantuu vielä SSCS- ja CPCS- osakerroksiin. Seu-raavassa käsitellään CPCS- ja SAR- osakerroksia.

AAL3/4:n perustoiminta CPCS- ja SAR- osakerrosten kohdalta on esitetty kuvassa 5.2. Lähetyspäässä CPCS- osakerros lisää datakehykseen otsikon ja trailerin, muodostaen CPCS PDU:n. Otsikon ja trailerin päätehtävänä on havainnoida, mikäli tapahtuu väärinkokoamista. SAR- osakerros jakaa CPCS PDU:n 44 tavun mittaisiin segmentteihin. Otsikko ja traileri lisätään jokaiseen segmenttiin. Näin muodostuu 48 tavun SAR PDU, joka muodostaa ATM- solun hyötykuorman. Samaan kehykseen kuuluvat solut tunnistetaan SAR PDU:n ST- kentällä.

Kuva 5.2. ATM-solun muodostuminen CPCS:n tapuksessa.

Vastaanottopäässä kerätään kaikki SAR PDU:t, jotka kuuluvat samaan CPCS PDU:hun. Tämän jälkeen ST- ja SN- kenttien perusteella tarkistetaan, että SAR PDU:t ovat oikeassa järjestyksessä. CRC- kenttää käytetään virheiden havaitsemiseen. Virheellinen kokoaminen havaitaan Btag- ja Etag- kenttien avulla.[1]

5.2.3 AAL5

AAL5 on yksinkertainen ja kevyt AAL- taso, joka suunniteltiin vaihtoehdoksi monimutkaisena pidetylle AAL3/4: lle. AAL5 tukee vaihtelevanopeuksista data-palvelua. AAL5 huomaa siirrossa tapahtuneet virheet, mutta ei korjaa niitä. AAL5 ei tue datan multipleksointia. AAL5 CP PDU:n rakenne on kuvattu kuvassa 5.3. AAL5 saa ylemmiltä kerroksilta kehyksen, johon CP- kerros liittää trailerin muodostaen CP PDU:n.

Kuva 5.3 ATM- solun muodostuminen, kun kyseessä on AAL5:n CP-osa.

Traileri koostuu seuraavista kentistä:

• PAD: 0-47 tavun täyte, jolla CP PDU täytetään 48 tavun monikertoihin
• UU (User to user information): Käyttäjän vapaasti käytettävissä oleva informaatiokenttä
• CPI (Comon part indicator): Varattu tulevaisuuden käyttöä varten
• Lenght kertoo datakentän pituuden tavuina
• CRC: Tarkistussumma

CP PDU jaetaan 48 tavun pituisiin segmentteihin, jotka kuljetetaan ATM- solun hyötykuormakentässä. Samaan kehykseen kuuluvilla soluilla on ATM- solun otsikon PT- kenttä asetettu arvoon 000 paitsi viimeisellä solulla, jolla PT=001. Vastaanottopäässä solut kootaan takaisin CP PDU:ksi.[1]

5.3 ATM- taso

ATM- taso on täysin riippumaton fyysisestä kerroksesta, ja sen tehtävät ovat seuraavat:

• Solun otsikon muodostaminen ja poistaminen: Toiminto lisää lähetyspäässä AAL- tasolta tulevaan hyötykuormaan ATM- solun otsikon (lukuunottamatta HEC- kentän arvoa). Vastaanottopäässä vastaavasti otsikko poistetaan ja ainoastaan hyötykuorma lähetetään AAL- tasolle.
• Solujen multipleksointi ja demultipleksointi: Lähetyspäässä toiminto multipleksoi yksittäisten VP:iden ja VC: iden solut yhdeksi soluvirraksi ja vastaavasti vastaanottopäässä erottelee soluvirrasta yksittäisten VP: iden ja VC:iden solut.
• VPI/VCI- osoitteen muunnos: Toiminto suorittaa solujen reitityksen otsikon VPI/VCI- kenttien perusteella. Tuleva solu ohjataan VPI/VCI- kenttien perusteella oikeaan lähtöportiin ja uudet VPI/VCI- arvot vaihdetaan.
• Vuonohjaus: Toiminto määrittelee vuonohjauksen UNI- rajapinnassa.[5]

5.4 Fyysinen taso

Fyysisen tason tehtävänä on kuljettaa ATM- solut kahden ATM- kerroksen välillä. Fyysinen taso on jakaantunut kahteen osakerrokseen: PM- osakerros ja TC- osakerros. PM- osakerroksen tehtävänä on bittien ajastus sekä siirto. Sen on myös osattava generoida ja vastaanottaa eri siirtovälineisiin sopivat aaltomuodot ja tarvittaessa tehtävä sähköisestä optiseen tai päinvastoin muunnos. TC- osa-kerroksella on seuraavat tehtävät:

• Transmissiokehyksen muodostaminen ja erottaminen
• Transmissiokehyksen mukauttaminen: Toiminto huolehtii soluvirran sovit-tamisesta käytössä olevaan siirtojärjestelmään (Esim.SDH)
• HEC- kentän arvon laskeminen: Laskee solun otsikkokentän tarkistussumman ja vertaa sitä vastaanottopäässä laskettuun tarkistussummaan otsikon virheiden selvittämiseksi.
• Solun nopeuden irrottaminen
• Solun erottaminen[3][5]

6. ATM- verkon toiminnasta

ATM- verkko muodostuu toisiinsa kytketyistä ATM- kytkimistä sekä verkkoon kytketyistä ATM- päätelaitteista. ATM- kytkimet tukevat kahdenlaisia rajapin-toja: User-network- rajapintoja (UNI) ja network-node- rajapintoja (NNI). UNI kytkee ATM- pääteaseman ATM- kytkimeen, ja NNI kytkee kaksi ATM- kyt-kintä toisiinsa. Tarkemmin NNI voidaan määritellä miksi tahansa fyysiseksi tai loogiseksi linkiksi kahden ATM- kytkimen välille, jotka käyttävät NNI- proto-kollaa.[6] Yksityisen verkon sisällä kahden kytkimen välistä rajapintaa sanotaan Private NNI:ksi (P-NNI). Solujen otsikkokentät eroavat eri rajapinnoissa hieman kuten kohdassa 3 todettiin.

ATM on yhteydellinen, joten virtuaaliyhteydet täytyy muodostaa ennen kuin dataa voidaan siirtää. Virtuaaliyhteyksiä on kahden tyyppisiä: Virtuaaliväylät, joita identifioivat VPI:t ja virtuaalikanavat, joita identifioivat VCI:t. Virtuväylä on ryhmä virtuaalikanavia, jotka kytketään yhdessä läpi verkon, jolloin ainoastaan VPI:n arvo muuttuu. Virtuaaliyhteydet voivat olla pysyviä (PVC), jolloin yhteys on muodostettu esim. verkonhallinnan kautta. PVC:t vaativat aina manuaalista konfigurointia. Yhteydet voivat olla myös kytkentäisiä (SVC), jolloin yhteys muodostetaan signaloinnin avulla. Yhteyttä muodostettaessa neuvotellaan sille aina tietyt laatuvaatimukset (QoS), jotka yhteyden tulee säilyttää koko siirron ajan.

ATM- kytkimen perustoiminta on periaatteessa melko yksinkertainen: Kytkimen porttiin tulee soluja, jotka kytkin ohjaa oikeisiin ulostuloportteihin VPI- ja VCI- arvojen perusteella. Kytkeminen perustuu kytkimessä oleviin taulukkoihin, jotka mappaavat tulot ja lähdöt toisiinsa VCI/VPI- arvojen perusteella. Kenttien arvot siis muuttuvat joka kytkimessä. Kytkimien on myös pystyttävä puskuroimaan soluja tilanteessa, jossa soluja saapuu kytkimeen enemmän kuin kytkin pystyy niitä välittämään.[1][2][6]

6.1 Yhteystyypit

ATM tukee kahdentyyppisiä yhteyksiä: Point-to-point- yhteys, joka kytkee kaksi ATM- pääteasemaa toisiinsa. Point-to-point- yhteys voi olla joko yksi- tai kaksi-suuntainen. Point-to-multipoint- yhteys, joka kytkee lähdepääteaseman moneen kohdepääteasemaan. Solujen monistus suoritetaan kytkimissä. ATM ei tue suoraan multipoint-to-multipoint- yhteyksiä. Tämä mm. sen takia että AAL5 ei tarjoa keinoja monelta pääteasemalta tulevien solujen identifiointiin. Ratkaisuna ongelmaan on kehitetty mm. ns. multicast server, joka toimii siten, että serveri ottaa normaalin point-to-multipoint- yhteyden asemiin, joille se haluaa lähettää ja, asemat puolestaan ovat point-to-point- yhteydessä serveriin.[6]

6.2 Quality of Service (QoS)

ATM- verkon tehtävänä on käyttäjän solujen siirtäminen lähettäjältä vas-taanottajalle. Palvelun saaminen edellyttää käyttäjän pyyntöä virtuaaliyhteyden muodostamiseksi lähettäjän ja vastaanottajan välille. Verkko joka hylkää tai hyväksyy pyydetyn yhteyden. Yhteyden hyväksymisen jälkeen solut voivat kohdata verkossa kahdenlaista heikennystä: viivettä tai solut voivat kadota kokonaan. QoS tarkoittaa joukkoa parametrejä (viive, viiveen vaihtelu, solujen katoamistodennäköisyys), jotka neuvotellaan yhteyden muodostamisen yhteydessä. QoS parametreilla määritellään minkälaista palvelua verkolta odotetaan. Tämän perusteella päätetään voidaanko yhteys hyväksyä. Verkon pitää pystyä säilyttämään neuvoteltu palvelun taso koko yhteyden ajan.

B-ISDN:ssä on määritelty toteutettavaksi monenlaisia palveluita (puhe, video, data). Tämän vuoksi ATM tukee monia QoS- luokkia: Luokka A CBR- palveluille, luokka B VBR- palveluille, luokka C yhteydelliselle datalle (Frame Relay), luokka D yhteydettömälle datalle. Uusia QoS- luokkia on määritelty ABR- palveluille sekä UBR- palveluille. Palveluiden jako eri QoS- luokkiin on välttämätön, sillä muuten verkon on toimittava tiukimpien QoS- vaatimusten mukaan kaikelle liikenteelle. Tämä ei ole järkevää sillä esimerkiksi puheen ja kuvan siirrossa voidaan sallia muutamien solujen katoaminen, kun taas viive ja viiveen vaihtelu on saatava mahdollisimman pieneksi. Datan siirto ei taas ole niin viiveherkkää, mutta yhdenkin solun katoaminen voi tehdä koko datan käyttökelvottomaksi.

7. Ohjausosa

Ohjausosassa toteutetaan kutsun signalointiin ja ohjaukseen liittyvät toiminnot, kuten yhteyden muodostus, valvonta ja purku. Ainoastaan kytkentäisiä VP- ja VC- yhteyksiä (SVC) kontrolloidaan signaloinnin avulla. B-ISDN: n signalointi on monimutkaista, sillä yhteydet voivat olla point-to-point- tai multipoint- tyyppisiä, joilla on erilaiset QoS- vaatimukset. Kutsu voi muodostua monesta yhteydestä, ja yhteyksiä voidaan muodostaa, modifioida ja purkaa kutsun aikana.

Ohjausosa muodostuu myös useammasta tasosta, kuten käyttäjäosakin. Ohjausosalla on yhteinen fyysinen ja ATM- taso käyttäjäosan kanssa. Tämä merkitsee sitä, että signalointisolut kuljetetaan ATM- tasolla samalla tavalla kuin käyttäjän datasolut. Signalointisoluja kuitenkin käsitellään ATM- kytkimissä toisin kuin käyttäjän datasoluja, jotka kuljetetaan sellaisenaan läpi verkon. Kuvassa 7.1 on esitetty kontrolliosan rakenne UNI:ssa ja NNI:ssä. UNI- rajapinnassa ylemmiltä tasoilta tulevat signalointisanomat muunnetaan SAAL- tasolla ATM- soluihin sopiviksi. Korkeampien tasojen signalointiprotokollana toimii ITU-T:n standardi Q.2931. NNI- rajapinnassa ylempien tasojen signalointiprotokollana toimii ITU-T:n standardi BISUP. BISUP:n tukemiseen on kaksi mahdollisuutta: SAAL:n ja MTP-3:n kautta tai olemassaolevan SS7- verkon päällä.[6]

Kuva 7.1. Kontrolliosan rakenne UNI:ssä (a) ja NNI:ssä (b) ja (c).

8. Hallintaosa

Jotta haluttu QoS eri yhteyksille pystytään tarjoamaan tarvitaan tehokasta verkonhallintaa, joka takaa verkon oikean toiminnan ja resurssien tehokkaan hyväksikäytön. ATM- verkonhallinta kattaa kaikki ATM- yhteyskäytännön osat ja tasot. ATM- verkonhallinta käsittää seuraavat toiminnot:

• Vikojen hallinta
• Suorituskyvyn hallinta
• Konfiguraatio hallinta
• Velotuksen hallinta
• Turvallisuuden hallinta
• Liikenteen hallinta

ATM- verkonhallinta tapahtuu ITU-T:n standardoimien ns. OAM- hallinta-proseduurien avulla. Fyysisen kerroksen hallinta tapahtuu OAM- hallintavoiden F1-F3 avulla ja ATM- kerroksen hallinta hallintavoiden F4 ja F5 avulla. Verkon hallintaan liittyviä tietoja kuljettaville soluille on määritelty omat VPI/VCI- kenttien arvot.

OAM- hallintavoiden lisäksi ATM Forum määritellyt UNI- rajapintaan ILMI- protokollan. Se perustuu SNMP- protokollaan ja ATM UNI management information base:iin (MIB). ILMI- protokollan avulla päätelaite ja verkko kes-kustelevat konfigurointi- ,tila-, ja liikennetiedoista.[1]

9. Standardointi

ATM- standardointia tehdään ITU-T:n työryhmissä 11 ja 13. Ryhmä 13 on vastuussa merkinannosta ja ryhmä 13 kaikesta muusta. ITU-T on ITU:n telestandardoinnista vastaava sektori, johon kuuluu kansallisia standardointi-elimiä, teleoperaattoreita, ja laitevalmistajia.

Omalta osaltaan ATM:n standardointiin vaikuttaa voimakkaasti vuonna 1991 perustettu ATM Forum. ATM Forumiin kuuluu tällä hetkellä yli 750 yritystä tai yhteisöä. Se perustettiin nopeuttamaan ATM:n kehitystä. ATM Forum on julkaissut monia ATM:ää koskevia määrityksiä, joista tärkeimpiä ovat yksityis-ten ja julkisten verkkojen väliset liitäntärajapinnat. ATM Forumin ohella myös IEFT (Internet Engineering Task Force) on vaikuttanut ATM:n standardoin-tiin.[3]

10. Yhteenveto

ITU-T:n luoma laajakaistaisen siirtoverkon standardi B-ISDN määrittelee erilais-ten palvelujen toteuttamisen samassa verkossa. B-ISDN:n toteuttamistavaksi on valittu ATM. ATM on nopea pakettivälitystekniikka, jossa tietoa siirretään kiinteänmittaisissa soluissa. ATM: n tehokkuus perustuu dynaamiseen ja joustavaan kaistan allokointiin, jossa kapasiteettia annetaan käyttöön tarvittaessa.

Tässä työssä on pyritty käymään läpi ATM- tekniikan perusteita lähtien liikkeelle B-ISND yhteyskäytännön perusmallista ja sen osista. Kappaleessa 3 esitellään ATM- solun otsikon rakenne. Kappaleessa 4 käydään läpi yhteyskäytännön perusmallin rakenne ja esitellään sen osat. Kappaleissa 5, 7 ja 8 esitellään eri osia hieman tarkemmin. Eniten huomiota kiinitetään käyttäjäosan rakenteeseen muiden osien tarkastalun jäädessä hieman suppeammaksi. Kappa-leessa 9 käydään läpi hieman standardointia.

11. Kirjallisuuslähteet

[1] Chen, T.M; Liu, S.S. ATM Switching Systems. Artech House, Boston. 1995.

[2] Internetworking Technology Overview. Cisco Systems, USA. 1994

[3] Talala, P. ATM yleisesti, Seminaariesitelmä. http://keskus.hut.fi/opetus/ s38116/1996/esitelmat/45118p/45118p.html. Teknillinen korkeakoulu, Helsinki. 1996.

[4] Ovaska, S. S.38.118 Teletekniikan perusteet, opetusmoniste. Otapaino, Espoo. 1995.

[5] http://www.icg.tu-graz.ac.at/herwig/Research/ATM/General.html

[6] Anthony, A. ATM Internetworking. Cisco Systems, USA. 1995.